新能源發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行的波動性、電動交通工具的快速啟停及其運(yùn)行過程的節(jié)能要求均對高功率密度儲能提出迫切需求。超級電容通過離子電化學(xué)吸附儲能,是一種理想的高功率密度儲能系統(tǒng)。碳基材料具有來源廣泛、結(jié)構(gòu)易于調(diào)控等優(yōu)點(diǎn),是超級電容儲能材料的重要選擇。超級電容要求碳基材料具有高活性及穩(wěn)定性,發(fā)展高比表面積、良好微晶結(jié)構(gòu)的多孔碳是提高超級電容性能的關(guān)鍵。煤炭儲量豐富、價格低廉,是由芳香結(jié)構(gòu)、脂肪結(jié)構(gòu)橋接組成的復(fù)雜碳基大分子,碳含量高,是理想的碳基材料前驅(qū)體。開發(fā)煤炭向高活性及穩(wěn)定性的多孔碳轉(zhuǎn)化方法在煤炭利用和超級電容儲能領(lǐng)域具有重要意義。本文以此為目標(biāo)依據(jù)典型煤種的特性研究了煤基多孔碳的制備方法及其超級電容儲能特性。本文首先以高活性的準(zhǔn)東煤為碳質(zhì)前驅(qū)體,采用物理化學(xué)耦合活化的方法制備了多孔碳,采取SEM、TEM、N₂吸附、XRD、拉曼光譜等手段分析了多孔碳的理化結(jié)構(gòu),重點(diǎn)探究了灰分對孔隙發(fā)展的影響,評價了超級電容儲能特性。結(jié)果表明,物理化學(xué)耦合活化的方法可獲得比表面積2308 m² g^-1、孔容1.51cm³g<...

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 超級電容儲能對多孔碳結(jié)構(gòu)的需求
        1.2.1 超級電容儲能原理
        1.2.2 煤基多孔碳在超級電容儲能中的應(yīng)用
    1.3 煤基多孔碳制備方法研究現(xiàn)狀
        1.3.1 煤的理化結(jié)構(gòu)認(rèn)識現(xiàn)狀
        1.3.2 煤基多孔碳孔隙結(jié)構(gòu)形成及調(diào)控的研究現(xiàn)狀
        1.3.3 煤基多孔碳微晶結(jié)構(gòu)形成及調(diào)控的研究現(xiàn)狀
    1.4 堿金屬對多孔碳活化過程的影響研究現(xiàn)狀
        1.4.1 堿金屬對孔隙發(fā)展的影響
        1.4.2 堿金屬對微晶結(jié)構(gòu)的影響
    1.5 課題來源及研究內(nèi)容
        1.5.1 課題來源
        1.5.2 研究內(nèi)容
第2章 煤基多孔碳的制備及性能表征方法
    2.1 實驗原料及設(shè)備
    2.2 多孔碳制備方法
        2.2.1 煤及多孔碳內(nèi)部灰分去除方法
        2.2.2 基于物理化學(xué)耦合活化的煤基多孔碳制備方法
        2.2.3 基于KOH活化的煤基多孔碳制備方法
    2.3 多孔碳理化結(jié)構(gòu)表征及儲能特性評價
        2.3.1 多孔碳理化結(jié)構(gòu)表征
        2.3.2 多孔碳儲能特性評價
    2.4 本章小結(jié)
第3章 基于物理化學(xué)耦合活化的煤基多孔碳制備及儲能特性
    3.1 引言
    3.2 多孔碳的物理結(jié)構(gòu)表征
        3.2.1 多孔碳的微觀形貌及孔隙結(jié)構(gòu)分析
        3.2.3 多孔碳孔隙結(jié)構(gòu)的發(fā)展機(jī)制
    3.3 多孔碳的化學(xué)結(jié)構(gòu)分析
    3.4 多孔碳的超級電容儲能特性分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于KOH活化的煤基多孔碳制備及儲能特性
    4.1 引言
    4.2 煤化程度對多孔碳結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律
        4.2.1 典型煤化程度煤種的原始結(jié)構(gòu)分析
        4.2.2 多孔碳的理化結(jié)構(gòu)分析
        4.2.3 多孔碳超級電容儲能性能分析
    4.3 活化溫度對多孔碳結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律
        4.3.1 多孔碳的物理結(jié)構(gòu)分析
        4.3.2 多孔碳的微晶結(jié)構(gòu)分析
        4.3.3 多孔碳超級電容儲能特性分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 基于KOH活化的煤基多孔碳結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究
    5.1 引言
    5.2 預(yù)碳化對多孔碳結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律
        5.2.1 預(yù)碳化對多孔碳孔隙結(jié)構(gòu)的影響
        5.2.2 預(yù)碳化對多孔碳微晶結(jié)構(gòu)的發(fā)展的促進(jìn)
    5.3 外加催化介質(zhì)對多孔碳結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律
        5.3.1 外加催化介質(zhì)對多孔碳孔隙結(jié)構(gòu)的影響
        5.3.2 外加催化介質(zhì)對多孔碳微晶結(jié)構(gòu)發(fā)展的促進(jìn)
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝



本文編號：3846474